Механизм передвижения заливочного крана

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

Механизм передвижения заливочного крана

РЕФЕРАТ

механизм заливочный кран рельс

Курсовая работа содержит: 14 стр., 4 рисунка, 2 таблицы, 3 приложения.

Объекты исследования: механизм передвижения заливочного крана

В данной работе были выполнены следующие исследования: определены наиболее ненадежные механизмы заливочного крана, построены гистограммы отказов, проверено условие сцепления ходовых колес с под крановым рельсом, рассчитана динамика механизма передвижения, предложены рекомендации по увеличению производительности элементов механизма передвижения.

ЗАЛИВОЧНЫЙ КРАН, ГЛАВНАЯ И ВСПОМОГАТЕЛЬНАЯ ТЕЛЕЖКИ, СТАТИСТИКА ПОЛОМОК, КОЭФФИЦИЕНТ ДИНАМИЧНОСТИ, ГИСТОГРАММА ОТКАЗОВ.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Технологический процесс выплавки стали

2. Технологическая характеристика заливочного крана

3. Анализ отказов и условий работы

4. Моделирование неисправных состояний

5. Динамика механизма передвижения крана

6. Рекомендации

Заключение

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Данная работа посвящена изучению таких задач: определены наиболее ненадежные механизмы заливочного крана, построены гистограммы отказов, рассчитана динамика механизма передвижения, предложены рекомендации по увеличению производительности элементов механизма передвижения.

Первая задача включает в себя: анализ агрегатного журнала заливочного крана и выявления наиболее ненадежного механизма и его узлов, построение гистограмм отказов по элементам механизмов и в зависимости от времени.

Вторая задача: проверка условия сцепления колес с рельсом, определение коэффициента динамичности в разных условиях: в механизме без зазоров и с зазорами разного значения (допустимого и аварийного).

Третья задача: замена существующих механизмов наиболее рациональными и приведение их параметров к существующей системе.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ВЫПЛАВКИ СТАЛИ

Передельный чугун, выплавленный в доменном цехе, доставляется чугуновозными составами с ковшами, емкостью 90 тонн к миксерному отделению.

В миксерном отделении имеется 2 миксера, емкостью 1300 тонн чугуна каждый. С помощью заливочных кранов жидкий чугун сливается с миксера, где происходит химическое усреднение, выравнивается температура чугуна.

Операции по сливу чугуна в миксеры и ремонтные работы в миксерном отделении выполняются с помощью трёх кранов, грузоподъёмностью Q=125/30 т.

Контроль количества сливаемого чугуна осуществляется железнодорожными весами Q=125 т.

Жидкий чугун в ковшах транспортируется с помощью электровоза по специальному чугуновозному пути к мартеновским печам

После выпуски очередной плавки, сталевар с помощью заправочной машины заправляет обожженным доломитом или магнезитом откосы и заднюю стенку печи и приступает к завалке сыпучих материалов для получения в дальнейшем необходимой основности шлака. Сыпучие материалы (окалина, известь, известь) могут загружаться и одновременно с металлолом.

После разгрузки сыпучих материалов, в печь загружаться необходимое количество металлолома. В этот период дается максимальная тепловая нагрузка.

По окончании завалки устанавливают «ложные» пороги, для чего используется обожженный и сырой доломит. После прогрева шихты в печь через чугуно разливочные желоба сливается жидкий чугун и начинается период плавления. Тепловая нагрузка печи снижается, а для ускорения процесса выгорания углерода подается кислород через сводовые фурмы.

Шихтовка плавки, т.е. количество лома и чугуна, определяется маркой, заказанной, для выпуска стали.

После расплавления шихтовых материалов берется проба металла и начинается его доводка до требуемого химического состава.

В процессе плавления через среднее завалочное окно, под которое внизу рабочей площадки устанавливается шлаковая чаша, скачивается шлак и при необходимости наводится новый шлак с елью химического связывания вредных примесей: серы, фосфора.

В зависимости от марки стали, проводится раскисление металла ферросилицием. Раскисление проводится подачей раскислителей в печь. Легирующие добавки FeCr, FeSi и др. подаются непосредственно в сталеразливочный ковш под струю металла.

Пробы на анализ металла пневмопочтой направляются в цеховую экспресс-лабораторию, и результаты анализа сообщаются по радио.

Выпуск готовой стали, производится через одинарный желоб (в один ковш) или через двойной желоб, в котором устанавливаются регулирующие стопоры, для обеспечения равномерного распределения стали по ковшам.

Рядом со сталеразливочными ковшами на стендах устанавливаются шлаковые чаши, в которые сливается избыточное количество шлака.

2.ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАЛИВОЧНОГО КРАНА

Заливочный кран предназначен для заливки жидкого чугуна в мартеновскую печь. На кране установлено 2 тележки - главная и вспомогательная, грузоподъемностью соответственно 125 и 32 тонны, со скоростью подъема 8,2 м/мин и 8,48 м/мин. Характеристика механизма передвижения крана и тележек приведена в таблице 1.

Таблица 1. Техническая характеристика механизма передвижения заливочного крана.

	Кран
Скорость передвижения, м/мин	63
Режим работы	тяжелый
Род тока, напряжение, В	Постоянный, 220
Колея, мм	-
База, мм	10300
Ход буфера, мм	150
Число ходовых колес	16
Диаметр ходовых колес, мм	710
Тип рельса	Кр 120
Давление ходовых колес на рельс, Н	Р1=352800 Р2=343000
Букса	Номер подшипника	3634 ГОСТ 5721-75
	Диаметр цапфы, мм	170
Зубчатая передача	Тип зубчатой передачи	Редуктор ВКУ 765 М
	Передаточное число	31,6
	Полное передаточное число	31,6
Электродвига- тель	Тип	Д41
	Количество, шт.	4
	Мощность, кВт	16
	Число оборотов в мин.	650
Тормоз	Тип	ТКП 300
	Количество, шт.	4
	Диаметр шкива, мм.	300
	Тип электромагнита	МП 301
	Путь торможения, м	2,8
	Расчетный тормозной момент, Н	202,86
Концевые выключатели		КУ-701.А-2 шт.

В ПРИЛОЖЕНИИ А представлена конструкция механизма передвижения крана.

3. АНАЛИЗ ОТКАЗОВ И УСЛОВИЙ РАБОТЫ

Для выяснения видов воздействия на механизм передвижения необходимо построить принцип отказов.

Построим график по временному принципу. Для этого воспользуемся агрегатным журналом и отсортируем в нем механизм передвижения.

В таблице 2 представлена статистика поломок заливочного крана за 2004 год.

Таблица 2. Статистика поломок.

Дата осмотра или ревизии	Наименование узла	Результаты осмотра, характеристика поломок
27.01.04	М - м х/м	Срезан зуб на муфте промежуточного вала
09.02.04	М - м подъема Q=30 т	Оторван тросик подъема Q=30 т
18.02.04	М - м х/м	Изношены подшипники на 2 валу редуктора х/м
09.03.04	М - м гп	Раскреплён термолист на траверсе гп
18.03.04	М - м хгт	Раскреплён редуктор хгт
02.04.04	М - м х/м	Изношены подшипники на 2 валу редуктора х/м
06.04.04	М - м подъема Q=30 т	Оборвана прядь на канате подъема Q=30 т
22.04.04	М - м х/м	Раскреплена муфта на 1 передаче х/м
25.04.04	М - м х/м	Изношены реборды на направляющих и рабочих скатах х/м
2.05.04	М - м х/м	Изношены реборды на направляющих и рабочих скатах х/м
26.05.04	М - м х/м	Изношены подшипники на 2 валу редуктора х/м
03.06.04	М - м подъема Q=30 т	Раскреплён промежуточный вал подъема Q=30 т
14.06.04	М - м х/м	Изношены подшипники на 2 валу редуктора х/м
02.07.04	М - м х/м	Изношены реборды на направляющих и рабочих скатах х/м
15.07.04	М - м х/м	Изношены подшипники на 2 валу редуктора х/м

Построим гистограмму отказов по элементам. Она представлена на рисунке 2.

Из таблицы 2 имеем, что самый ненадежный механизм передвижении моста.

Количество

отказов

5

4

3

2

1

подшипники на 2 валу редуктора х/м	реборды на скатах х/м	1 передача х/м	канат подъема Q=30	муфта пром. вала	термолист на траверсе гп

Рисунок 2. Гистограмма отказов по элементам заливочного крана.

Из гистограммы на рисунке 2 выявляем подшипники на 2-м валу редуктора хода моста и реборды на скатах. Из данных таблицы 2 построим гистограмму отказов механизма передвижения. Она представлена на рисунке 3.

Кол-во

отказов

3

2

1

Время. (мес.) 1 2 3 4 5 6 7

Рисунок 3. Гистограмма отказов по времени механизма передвижения крана.

4. МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕИСПРАВНЫХ СОСТОЯНИЙ

Как следует из построенных диаграмм - самые ненадежные 2 узла в механизме передвижения крана: подшипниковый узел на 2 валу редуктора и реборды на скатах хода моста. Промоделируем неисправные состояния данных узлов.

1. Подшипники на 2 валу редуктора хода моста не вырабатывают свою продолжительность работы и на треть. Это связано с тем, что жидкая смазка, которая подается в подшипник, стекает в нижнюю часть корпуса при остановке редуктора. Для того, чтобы она вновь попала в подшипник необходимо прокрутить тихоходное колесо на несколько оборотов, а за это время подшипники на 2 валу работают без смазки.

Возникает вопрос: почему так не изнашиваются подшипники на 1 валу?

На 1 валу стоят роликовые двухрядные подшипники, у которых есть так называемые «карманы» (рис.3). В эти «карманы» смазка стекает и остается до начала следующего запуска. Тогда, как на 2 валу стоят подшипники роликовые, у которых таких «карманов» нет.

Вид А

Рисунок 3. Редуктор ВКУ 765К

2. Реборды на скатах хода моста также не вырабатывают заданную продолжительность работы. В данном случае это связанно с тем, что ходовые колеса испытывают неодинаковую нагрузку и происходит перекос моста, так как менее нагруженное колесо забегает вперед по сравнению с более нагруженным. Этот перекос должен компенсироваться жесткостью кранового моста. На рисунке 4 приведена схема нагружения на ходовые колеса.



Рисунок 4. Распределение давлений колес на подкрановый рельс.

Значения Р1=36000Н, Р2=35000Н.

Как видно из схемы перекос осуществляется влево. И жесткости кранового моста данном случае недостаточно для предотвращения перекоса. Необходимо сделать проверочный расчет на сцепление приводных колес с рельсом.

5. ПРОВЕРОЧНЫЕ РАСЧЕТЫ МЕХАНИЗМА ПЕРЕДВИЖЕНИЯ

Определения запаса сцепления приводных колес.

В результате недостаточного сцепления колес с рельсом возможен перекос моста, поэтому рассчитаем коэффициент запаса по сцеплению.

Запас сцепления приводных колес проверяют в период пуска и период торможения крана. Коэффициент запаса по сцеплению:

,

где F сц- сила сцепления приводных колес с рельсом, Н;

F ин.п- инерционная сила поступательного движения масс крана, Н;

Wтр - суммарное сопротивление сил трения качения ходовых колес по рельсам, в подшипниках, от трения реборд колес о боковины рельсов, Н;

W п - сопротивление от трения в подшипниках приводных колес, Н;

Wу - сопротивление от составляющей сил тяжести масс тележки и груза от уклона под тележечного рельсового пути, Н;

[Kсц] - допускаемый коэффициент запаса по сцеплению (значение из [3] - 1,1).

,

где fсц - коэффициент трения в подшипниковых опорах ходовых колес (0,02)

Gсц - давление на приводные колеса, при половине приводных колес на кране Gсц=0.5Gм =0,5(251200+125000)·9,81 =0,5*3691=1846 кН.

,

где а - ускорение при разгоне или замедление при торможении .

aп=ат - ускорение при пуске (рекомендовано для данного типа механизма 0,1м/с²)

.

где Gг - сила тяжести от массы груза, кг;

Gк - сила тяжести от крана, кг;

Dк - диаметр ходового колеса, м;

d1 - диаметр цапфы вала ходового колеса, м;

d2 - диаметр цапфы подшипника, м;

kp - коэффициент, учитывающий сопротивление от сил трения реборд колес о боковины рельсов (из [3] это значение равно 2);

м -коэффициент трения качения, выбираем из [3];

б - допустимый уклон для под крановых путей (0,002)

f -коэффициент трения в подшипниках.

Т.к. условие сцепления ходовых колес с рельсом выполняется, значит необходимо замерить уклон для под крановых путей. Возможно он превышает допустимые значения.

Определение коэффициентов динамичности механизма передвижения крана.

Определим и сравним коэффициенты динамичности механизма передвижения заливочного крана без зазоров и с зазорами, равными 2 и 5.

1. Определение коэффициента динамичности в механизме передвижения без зазоров.

На механизм действует весовая нагрузка

Р = (m+Q)g ,

где m - масса тележки, кг;

Q - масса груза, кг;

Р = (251200+125000)·9,81 =3691 кН.

Представим механизм передвижения в виде двух массовой системы:

Рисунок 5. Схема двух массовой системы.

Мд - движущий момент ,

Мс - момент сопротивления,

J₁ - момент инерции двигателя и редуктора,

J₂ - момент инерции ходового колеса,

М12 - момент упругих сил.

Рассчитаем момент упругих сил:

М12 = Мп (1-cos pt).

Где Мп - постоянный момент, Н·м;

р - частота собственных колебаний.

Мп= (J₁·М_д+J₂·М_с)/(J₁+ J₂),

Где J₁ - момент инерции двигателя и редуктора, кг·м²,

J₂ - момент инерции ходового колеса, кг·м².

J₁ = Jр·д·iр²,

Где Jр - момент инерции ротора двигателя, кг·м²;

д - коэффициент, учитывающий перегрузки (1,2);

iр - передаточное число редуктора.

J₂=0,6·m_к·R_к²,

Где m_к - масса ходового колеса, кг;

R_к - радиус ходового колеса, м;

J₁ = 0,95·10·1,2·31,6=360,24 кг·м²;

J₂=0,6·719,22·0,71/2=153,19 кг·м².

Рассчитаем Мд и Мс :

Мд = Мн·л,

Где Мн - номинальный момент двигателя, Н·м;

л=2,5.

Мс = (mк+Q)g/16·Dх.к./2,

Где Dх.к. - диаметр ходового колеса, м;

Мс = (3691·10³)·9,81/16·0,71/2=81,9 кН·м.

Мн = Р·1000·з /щн ,

Где з - кпд механизма передвижения (0,65),

щн - угловая скорость вала двигателя, рад/с.

щн =·n/30,

где n - частота вращения вала двигателя, об/мин.

щн =3,1415·650/30 =68 рад/с

Мн =16·10³·1000·0,65/68 =152,9 кН·м;

Мд = 152,9·10³·2,5 = 382,35кН·м.

Момент упругих сил :

М12 = Мп (1-cos pt),

Где р - частота собственных колебаний.

Мп= (J₁·М_д+J₂·М_с)/(J₁+ J₂) = (360,24·382,35+153,19·81,9) / (360,24+153,19)= =354 кН·м.

где с - жесткость упругого элемента.

где G - вес трансмиссионного вала,

J - момент инерции ротора двигателя,

l - длина трансмиссионного вала.

С пр = 122,5*9,81*0,95/1=11,4*10³ Н*м/рад,

р=v11*103*(360,24+153,19)/(360,24*153,19)=106,2 Гц/с,

М12=354*(1-106,2*t).

Рассчитаем М12 при пуске.

Время пускового момента определяется по формуле:

tп= V/aп,

где V - скорость передвижения механизма,

aп - ускорение при пуске (рекомендовано для данного типа механизма 0,1м/с²),

tп= 63/60*0,1=10,5 с.

Подставим это значение в формулу момента упругих сил:

М12 = 345*(1-106,2*10,5)= -384 кН.

Рассчитаем коэффициент динамичности:

Кд1 = М12/Мп=384/354=1,08.

Определение коэффициентов динамичности механизма передвижения при 2 и 5.

Т.к. в данном механизме есть зазоры, рассчитаем коэффициент динамичности в реальном механизме:

,

где - угловая скорость соударения масс при выборе зазора.

- приведенный угловой зазор в зацеплении (допустимый-2(0,035 рад), аварийный - 5 (0,09рад)).

В тот момент, когда зазор достигает аварийного значения 5, увеличивается его динамика, что приводит к еще большему изнашиванию элементов.

6. РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Предложение по предотвращению изнашивания подшипникового узла.

Предлагаю вместо вертикального редуктора хода моста ВКУ 765 М поставить горизонтальный редуктор. Это обеспечит смазывание подшипников и предотвратит полное вытекание масла из них.

В существующем редукторе передаточное число равно 31.6. Подберем для горизонтальный трехступенчатый редуктор с таким же передаточным числом. Из [2] выбираем редуктор 1ЦЗУ-355 с передаточным числом 31,5 и с номинальным выходным крутящим моментом 11200-14000 Н*м. Его масса составляет 750 кг. На рис.4 представлена типовая схема сборки редуктора.

Рис.4.Редуктор типа 1ЦЗУ-3

Основные параметры редукторов типа 1ЦЗУ-355.

Редукторы цилиндрические, трехступенчатые предназначены для применения в приводах различных машин и механизмов. Допускается применение в следующих условиях:

· Нагрузка постоянная и переменная, одного направления и реверсивная;

· Работа длительная или с периодическими остановками;

· Вращение валов в любую сторону.

Основные типоразмеры редуктора 1ЦЗУ-355: L=1260 мм, H=740 мм. С установкой данного редуктора не возникнет проблем. Необходимо присоединить к раме двигателя раму под редуктор и перенести их на уровень оси колеса. Схемы трансформации представлена в ПРИЛОЖЕНИИ Б и В.

2. Предложение по предотвращению изнашивания реборд колеса.

Условие сцепления колес с рельсом выполняется. Можно предположить следующую причину быстрого изнашивания реборд: перекос или уклон рельсовых путей. Для определения этого необходимо вымерить рельсовые пути.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе был приведен анализ статистики поломок, из которого был выявлен механизм передвижения крана, как самый ненадежный элемент; расчеты коэффициента сцепления колес с рельсом, коэффициента динамичности механизма передвижения заливочного крана, который равен при допустимом зазоре 2.0000034, а при аварийном - 2.00001; также представлены параметры новой конструкции механизма передвижения.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Механическое оборудование доменных цехов. Левин М.З., Седуш В.Я. Киев - Донецк, издательское объединение «Вища школа», Головное издательство, 1978, 176 с.

2. Каталог редукторов, наиболее часто применяемых в машиностроении. Часть 1, основные типы и параметры, Фирма «Комед», 1992 год.

3. Мачульский И.И., Киреев В.С., Подъемно -транспортные машины и погрузочно-разгрузочные машины: Учебник для вузов. - М., Транспорт,1989. 319с.

Размещено на Allbest.ru